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1、浅谈钢结构广告牌的稳定问题唐如意吴敏哲韩根伟关志军(西安建筑科技大学,西安710055)摘要:稳定问题是钢结构设计中一个很重要的问题。通过利用有限元软件ANSYS和稳定计算的近似分析法,对钢结构广告牌的设计分析及其屈曲问题进行了探讨,以期对其设计提供帮助。关键词:稳定;屈曲;ANSYSELEMENTARYINTRODUCTIONTOTHESTABILITYOFSTEELBILLBOARDSTangRuyiWuMinzheHanGenweiGuanZhijun(XianUniversityofArchi
2、tectureandTechnology,Xian710055,China)Abstract:TheproblemofthesteelstructuresstabilitydesignisaveryimportantissueThroughtheuseoffiniteelementsoftwareANSYSandapproximateanalysisofstabilitycalculation,steelbillboardsdesignandtheirbucklingproblemswerediscussed,
3、whichwouldbehelpfultothedesignKeywords:stability;buckling;ANSYS些事故,造成巨大的经济损失。风荷载作为广告牌1概述稳定分析的主要荷载,其计算尤为重要,同时钢结构随着我国改革开放的不断深入和经济建设的迅广告牌形式的合理设计、钢结构构件之间的紧密连速发展,钢结构广告牌成为一种新型的结构形式。接、柱脚的合理设计、基础的埋深及施工的严格程度一般广告牌多位于城市人流量大的繁华地带或各交都对其稳定有重要的影响。通主干道及高速路出入口等地,为商业及经济的发22稳
4、定计算的近似分析法展起到不可磨灭的促进作用。广告牌结构竖向一般钢结构的稳定问题分为:平衡分岔失稳、极值点仅承受自重荷载,相对较小。但在风力作用下,其水失稳和跃越失稳,如图1所示。而屈曲分析是研究结构或者构件的平衡状态是否稳定的问题。屈曲分平荷载却可能很大。所以在大风袭来的时候,经常析主要用来确定结构开始变得不稳定时的临界荷载可以看见一些广告牌被吹翻或吹坏,掉落在地上,造和屈曲模态形状。结构或者构件由于平衡形式的不成不小的财产损失,有时甚至会导致人身伤亡。因稳定性,从初始平衡位置转变到另一平衡位置,称为此钢结构广告牌的稳
5、定设计问题成为一种必然且很屈曲或者失稳。重要的任务,而稳定中屈曲临界荷载的求解更为重在稳定计算中对屈曲荷载的近似分析法有以下要。本文通过利用大型有限元分析软件ANSYS及几种:能量守恒原理,势能驻值原理和最小势能原能量法对广告牌进行分析及对比,对钢结构广告牌理、瑞利里兹法、迦辽金法、有限差分法、有限积分的受力变形及稳定分析方法进行探讨,希望能对广[1]法和有限单元法等方法。告牌的设计提供帮助。23稳定计算的ANSYS分析法大型有限元分析软件ANSYS提供了两种分析2结构的稳定问题[2]结构屈曲的技术。21钢
6、结构广告牌的稳定问题1)非线性屈曲分析:该方法是逐步的增加荷载,钢结构广告牌尤其是大型的钢结构广告牌在水对结构进行非线性静力分析,然后在此基础上寻找平风载作用下会产生顺风向的水平位移,有可能使其达到发生屈曲的临界荷载而失稳,尤其是南方地第一作者:唐如意,男,1982年2月出生,硕士。收稿日期:2009-03-06区,台风会使大量的广告牌摧毁,同时也可能产生一638IndustrialConstructionVol.39,Supplement,2009工业建筑2009年第39卷增刊[5]2003!户外广告设
7、施钢结构技术规程∀的户外广告牌顶点位移限制要求。其计算结果如图3所示。a-分岔点失稳;b-极值点失稳;c-跃越失稳图1钢结构3种失稳形式图3静力分析变形临界点。它是在大变形效应开关打开的情况下所作的一种静力分析,该分析过程一直进行到结构的限打开ANSYS大挠度变形分析选项,对广告牌制荷载或者最大荷载,分析过程中可包含塑性等非进行非线性屈曲分析。本例分析时仅考虑初始几何线性选项,其分析考虑了结构的初始缺陷。缺陷为特征值屈曲时的5%,暂不考虑材料缺陷。2)特征值屈曲分析即线性屈曲分析:该方法用2分析结果屈曲荷载为21
8、kN/m,屈曲时顶点挠度于预测理想弹性结构的理论屈曲强度,即通常所说为0433m。绘制荷载挠度曲线如图4所示。从的欧拉临界荷载。其一般用于理想弹性结构的理论图4可以看出:此广告牌失稳形式为稳定分岔失稳。屈曲分析,用来估计理想弹性结构的理论屈曲强其典型特点是构件屈曲以后,挠度增加时荷载还略[3]度。有增加。3钢结构广告牌稳定实
